中國半導體晶圓製造材料產業分析

半導體晶圓製造材料和晶圓製造產能密不可分，近年隨著出貨片數成長，半導體製造材料營收也由2013年230億美元成長到2016年的242億美元，年複合成長率約1.8%。從細項中可看出硅晶圓銷售佔比由2013年35%降到2016年的30%。

與先進位程相關的光阻和光阻配套試劑(用來提升曝光質量或降低多重曝光需求的複雜度)，以及較先進Wafer後段所需的CMP製程相關材料銷售佔比則提升，可見這幾年材料需求的增長和先進位程的關聯性相當高。

圖：2013年與2016年晶圓廠製造材料分佔比

source：拓墣產業研究院整理

此外，從2016年晶圓製造材料分類佔比可看出，硅晶圓佔比最大為30%，隨著下游智能終端機對晶元性能的要求不斷提高，對硅晶圓質量的要求也同樣提升，再加上摩爾定律和成本因素驅使，硅晶圓穩定向大尺寸方向發展。目前全球主流硅晶圓尺寸主要集中在300mm和200mm，出貨佔比分別達70%和20%。

從硅晶圓面積需求的主要成長來自300mm來看，也證實在晶圓製造中，較先進的製程還是主要的需求成長來源；此外，硅晶圓在2013～2016年出貨面積年複合成長率達5.8%，高於硅晶圓產業同時期的營收成長率，可見硅晶圓平均價格顯著下滑。

由於硅晶圓是晶圓製造的主要材料，在此輪半導體產業復甦中，特別是在中國晶元製造廠積極擴張產能下，預計短期內硅晶圓產業將同步受益。

根據2016年全球主要硅晶圓廠商營收資料，前六大廠商全球市佔率超過90%，其中前兩大日本廠商Shin-Etsu和SUMCO合計全球市佔率超過50%，台灣環球晶圓由於併購新加坡廠商SunEdison Semiconductor，目前排名全球第三，2016年銷售佔比達17%。

中國半導體材料分類佔比市場狀況與全球狀況類似，硅晶圓和封裝基板分別是晶圓製造和封裝材料佔比最大的兩類材料。從增長趨勢圖可看到2016～2017年中國半導體材料市場快速增長，無論是晶圓製造材料還是封裝材料，增長幅度都超過10%。

圖：2012~2017年中國晶圓製造材料市場變化

source：拓墣產業研究院整理

中國晶圓製造材料中，關鍵材料主要仍仰賴進口，但隨著政府政策大力支持和大基金對產業鏈持續投入，已出現如上海新升半導體、安集微電子、上海新陽與江豐電子等頗具實力的廠商。

這些廠商在政策支援下，積極投入研發創新，各自開發的產品已初見成效，現已成為中國半導體材料產業中堅力量。根據中國新建晶圓廠和封測廠的建設進程，多數建設中的產線將在2018年陸續導入量產，屆時對應的上游半導體材料產業將出現新一輪爆炸性成長。

1 中國半導體製造材料產業發展趨勢

在中國國家政策支持下，大基金和地方資本長期持續投入，中國集成電路產業快速發展，官方目標是以「製造」帶動上下游全產業鏈共同進步，在此過程中，需要不斷完善和優化產業鏈各環節，掌握核心環節重點突破，逐步擺脫核心領域長期依賴進口的窘境。

半導體材料產業具有產品驗證周期長和龍頭壟斷等特點，想要順利打入國際一線客戶廠商將非常困難，一般晶元生產商在成功認證材料商後，很少會更換供應商，例如全球前六大硅晶圓廠商幾乎供應全球90%以上的硅晶圓，中國集成電路硅晶圓基本上全部依賴進口。

中國半導體材料廠商要想儘快打入市場，不僅要加強研發和拿出高質量產品，還要在政府的支持和協調下，優先從當地晶元製造廠商著手，完成在當地主流晶元生產廠商的成功認證，從而進一步實現以中國國產替代進口。

對內資源重整是中國半導體材料產業未來發展重要趨勢，綜觀中國半導體材料廠商，對應下游產品普遍傾向中低階，且分布繁雜分散，即便在中低階材料供應上，內部也容易出現惡性競爭；而不僅在核心材料如光阻、硅晶圓片與光罩等材料上，落後於世界先進水平，在常用試劑材料上，也僅有少數廠商能達到下游一線廠商的穩定標準。

目前中國半導體產業擁有良好的發展機會，政策和資金的大力支持吸引大批廠商集中參與，很多廠商紛紛表明進行產業升級的決心，如許多中小型的太陽能電池板廠商紛紛表示要進軍電子級硅晶圓片產業，但電子級硅晶圓材料比電池用硅晶圓純度高出好幾個數量級，兩者並不在同一個技術水平，況且太陽能電池板廠商下游與半導體產業鏈相差甚遠，所有的使用者關係需重新建立，也不利於後期產品的認證和銷售。

這些問題都需要半導體材料產業集中優勢資源，針對各類別半導體材料，以一部分大廠為首，進行資源再整合。

2 中國半導體材料產業面臨嚴峻挑戰

現階段政府政策積極引導，大基金和地方資本支撐，為中國半導體材料產業解決前期資金問題，但錢不一定能買來技術、人才與市場，因此後期中國半導體材料產業將面對更多來自技術、人才與客戶認證等方面的嚴峻挑戰。

• 技術挑戰

目前中國半導體材料技術方面，挑戰主要集中在大硅晶圓、光阻與光罩材料等領域。

在硅晶圓方面，中國主要生產的是6吋硅晶圓，8吋自給率不到20%，12吋硅晶圓以上海新升半導體為首，正處於客戶驗證階段，技術水平和產品穩定性仍面臨嚴格考驗；

光阻中國產廠商北京科華(合資)和蘇州瑞紅的產品多應用於LED、面板及部分8吋Fab等中低階領域；

全球光罩基材基本由日本廠商壟斷，Photronic、大日本印刷株式會社與凸版印刷3家的全球市佔率達80%以上。

事實上，材料產業相關基礎專利技術早已被國際大廠壟斷，而基礎專利又是材料產業必備要素，同時國外廠商又不願將專利出售給中國，因此在基礎專利瓶頸的突破上進度緩慢。

• 人才挑戰

突破技術的關鍵在於人才。近期關於中國集成電路產業人才短缺和人才挖角有諸多討論，根據統計，截止2020年中國集成電路產業中高階人才缺口將突破10萬人，中國半導體材料產業多年來發展緩慢，與其人才儲備嚴重不足息息相關。目前政府已為半導體材料產業清除政策和資金障礙，下一步將著重解決人才引進和人才培養方面的問題。

• 認證挑戰

與半導體材料認證緊密相連的就是產品良率，良率好壞決定代工廠直接競爭力，因此各中下游代工製造廠商對上游材料的認證非常嚴格，某些關鍵材料的認證周期可長達2年甚至更久。

一旦認證成功，製造廠商和上游材料廠商將緊緊綁定在一起，只要上游材料商保證供應材料的持續穩定性，中端製造商將不會冒險考慮更換供應商，如今中國半導體材料產業快速發展，如何成功嵌入客戶供應鏈將是未來面對的一大難題，在此期間，如果政府出面對合作廠商進行協調，將有助於加速半導體材料產業取得當地廠商的認證。

3 小結

中國當地半導體材料產品多偏嚮應用於LED、面板等中低階應用，用於集成電路生產的材料依然以進口為主，中國生產替代空間非常龐大。未來隨著多條中國新建晶圓製造產線陸續投產，預計2018年將為中國當地半導體材料產業發展帶來新契機。

未來中國半導體材料產業發展趨勢將從兩方面同步進行：

• 集中優勢資源，針對各類別半導體材料，以一部分大廠為首，進行資源再整合；

• 建立完善的半導體材料體系，加快核心材料的研發，實現中國國產替代。

中國半導體材料產業雖然克服了政策和資金的障礙，但仍面對來自技術、人才與客戶認證等方面的嚴峻挑戰。

未來產業將著重解決以下問題：基礎專利瓶頸突破進展緩慢、半導體材料人才儲備和培養嚴重不足、聯合政府協調作用，以及率先突破當地認證關卡。

目前中國半導體材料產業雖然比較薄弱，關鍵材料仍以進口為主，但隨著政府政策大力支持和大基金對產業鏈持續投入，已出現頗具實力的廠商，在積極投入研發創新下，各自開發的產品已初見成效，現已成為中國半導體材料產業的中堅力量。

因為製程精細度要求(技術規格)和影響(製造材料的影響會直接反映在晶元表現上，有些中低階應用的封測材料和晶元的直接表現影響較小)，半導體製造材料面對的是比封測材料更高的進入障礙(由於製程複雜度的差異，相較於封測材料，材料進入晶圓製造產線評估的難度較高，且接受度略低)，這也使得同樣是進口替代。

目前中國推廣的項目主要集中在裸晶(Starting Materials)、光阻(從LED放量)與靶材(後段金屬製程)等產值大，且較易獨立評估技術指標的產品。由此可知，中國半導體晶圓製造相關材料產業需要獲得更多支援，才能提高產業的競爭力。

（文/拓墣產業研究院 郭高航）